色溫可調(diào)LED的封裝及性能測(cè)試

1 引言

自從藍(lán)光LED 被發(fā)明以來(lái)，人們開始研發(fā)各種大功率白光LED封裝技術(shù)，希望白光LED能夠取代傳統(tǒng)的照明光源。目前市場(chǎng)上白光LED 生產(chǎn)技術(shù)主要分為兩大主流，第一為利用熒光粉將藍(lán)光LED或紫外LED 所產(chǎn)生的藍(lán)光或紫外光分別轉(zhuǎn)換為雙波長(zhǎng)或三波長(zhǎng)白光，此項(xiàng)技術(shù)稱之為熒光粉轉(zhuǎn)換白光LED;第二類則為多芯片型白光LED,經(jīng)由組合兩種（或以上）不同色光的LED 組合以形成白光。第一種方法可得到中高色溫的白光，對(duì)于暖色溫顯色性較差。為了解決這一問(wèn)題，通常加入紅色熒光粉，但紅色熒光粉的激發(fā)效率較低，導(dǎo)致整體光效偏低。第二種方法需要分別給三種芯片供電，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，且三種芯片的老化衰減不一致，長(zhǎng)期工作會(huì)導(dǎo)致色溫偏移。

2 色溫可調(diào)LED的封裝

LED 的封裝技術(shù)實(shí)際上是借鑒了傳統(tǒng)的微電子封裝技術(shù)，但LED 有其獨(dú)特之處，又不能完全按照微電子封裝去做。整個(gè)LED 封裝工藝主要包括封裝原料的選取、封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、封裝工藝的控制以及光學(xué)設(shè)計(jì)與散熱設(shè)計(jì)，概括來(lái)講就是熱- 電- 機(jī)-光（T.E.M.O.），如圖1 所示，這是LED封裝的關(guān)鍵技術(shù)。

圖1 LED 封裝關(guān)鍵技術(shù)傳統(tǒng)的多芯片集成封裝多是將LED 芯片按照一定的規(guī)則固定在電路板上，如鋁基覆銅板、陶瓷電路板等，由于鋁基覆銅板、銅基覆銅板價(jià)格低廉而被廣泛應(yīng)用，但它們也有固有的缺點(diǎn)。它們通常由電路層（銅箔層）、導(dǎo)熱絕緣層和金屬基層壓合而成，但導(dǎo)熱絕緣層的導(dǎo)熱系數(shù)極低，成為電路板的導(dǎo)熱瓶頸，導(dǎo)致電路板整體的導(dǎo)熱系數(shù)只有1.5W/m.K 左右。陶瓷電路板導(dǎo)熱性能好，但存在成本高、不宜加工、脆性較大等缺點(diǎn)，并且在LED器件整體成本中占的比重較高，其應(yīng)用也受到了限制。為了解決上述問(wèn)題，開發(fā)了一種LED封裝結(jié)構(gòu)，在鋁基覆銅板的固晶位置開設(shè)窗口，需要焊線的位置放置焊盤，將一塊與鋁基覆銅板形狀一樣的鋁板貼于鋁基覆銅板之下，將LED芯片置于穿過(guò)窗口的區(qū)域上，這樣可大大提高LED的散熱性能。

LED 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)系封裝出的產(chǎn)品是否能夠滿足使用要求的基礎(chǔ)，本文設(shè)計(jì)的LED 主要包括：封裝基板、藍(lán)光LED 芯片、紅光LED 芯片和黃綠色熒光粉，封裝基板由鋁基覆銅板和鋁板組成，如圖2 所示。

良好的封裝工藝是決定器件性能、可靠性和壽命的關(guān)鍵。本文采用的方法為：封裝基板采用具有高導(dǎo)熱率的鋁基覆銅板和鋁板，芯片粘接在鋁板上，LED 芯片采用功率型W級(jí)正裝芯片，芯片與封裝基板采用高導(dǎo)熱的銀膠粘接（導(dǎo)熱系數(shù)大于25W/m.K），通過(guò)引線鍵合、涂熒光粉、固化等工藝完成整體封裝。